專利名稱：動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍍膜系統(tǒng)中的薄膜厚度的監(jiān)控技術(shù)，尤其是有關(guān)動態(tài)薄膜厚度的監(jiān)控系統(tǒng)及方法。
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圖1所示，為已知鍍膜系統(tǒng)中的一個例子，包括光學(xué)監(jiān)控的光源總成1(下稱光源)，光學(xué)監(jiān)控試片2(下稱光學(xué)試片)、光學(xué)監(jiān)控偵測器3(下稱偵測器)、視窗4，視窗5，視窗6、基板置具7、要鍍的基板8、石英晶體監(jiān)控晶片及其置具9(下稱石英晶片)及蒸發(fā)源10；其中光線行進路徑包括入射線11、透射線12及反射線13；蒸發(fā)源10蒸發(fā)的鍍膜材料會附著于基板8表面上，同時亦會附著于光學(xué)試片2、石英晶片9的表面上；藉由偵測器3偵測光學(xué)試片2的透射率的差異及或反射率的差異，或由石英晶片9震蕩頻率的差異，可監(jiān)控鍍膜的厚度；光學(xué)試片2、石英晶片9放置于基板置具7中間處。一般鍍膜監(jiān)控可以是光學(xué)監(jiān)控，也可以是石英晶片監(jiān)控，也可以兩者都有；光學(xué)監(jiān)控裝置包括光源、偵測器及光學(xué)試片所組成。為了使膜厚分布均勻，基板置具7可以對這系統(tǒng)的中間線作旋轉(zhuǎn)(如圖2所示)，也可以做行星形旋轉(zhuǎn)(如圖3所示)。做行星形旋轉(zhuǎn)時，基板置具7除了對中間線旋轉(zhuǎn)之外，還可自轉(zhuǎn)。調(diào)整膜厚監(jiān)控試片(光學(xué)試片及或石英晶片)或基板置具的高度，使膜厚監(jiān)控試片的膜厚與基板的膜厚成一定的比例，即可在鍍膜的過程中即時監(jiān)控所鍍薄膜的厚度。上述鍍膜方法可適用于一些對于厚度誤差要求不是特別高的光學(xué)薄膜設(shè)計，如抗反射膜，高反射膜及各種普通的分光膜。但對于厚度誤差要求非常高的光學(xué)薄膜設(shè)計，例如光纖通訊用的窄通濾波片，其總膜數(shù)約為100層，而各層的容許誤差約為0.003％的薄膜設(shè)計，其適用性還是非常困難。另外如果基板尺寸很大，例如2-3公尺，若應(yīng)用上述鍍膜方法則必須有個非常大的真空系統(tǒng)，在制作上有困難。
美國專利第5,156,727號，揭示一種利用可以改變形狀的遮板來控制薄膜厚度的設(shè)計，其系在鍍膜完成之後，在鍍膜系統(tǒng)外部測量基板所鍍薄膜的厚度，并依測量結(jié)果改變遮板形狀來修正後續(xù)的鍍膜厚度分布。此種于鍍膜完成後再改變遮板形狀來修正後續(xù)的鍍膜厚度分布的方式，無法在鍍膜過程中立即進行正確的修正，對于一些設(shè)計較復(fù)雜或精度要求較高的光學(xué)薄膜而言，在制作上仍有些困難。
本發(fā)明的主要目的在提供一動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)及方法，利用單點或多點同時監(jiān)控，并相對移動監(jiān)控系統(tǒng)，在配合適當(dāng)?shù)恼诎蹇刂?，以有效及準確進行膜厚分布與膜厚的監(jiān)控。
本發(fā)明的另一目的在提供一具動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控的鍍膜方法，利用單點或多點同時監(jiān)控，并相對移動監(jiān)控系統(tǒng)，再配合適當(dāng)?shù)恼诎蹇刂?，以有效及準確進行膜厚分布與膜厚的監(jiān)控，以得到最佳的薄膜品質(zhì)。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，由一遮板、鍍膜源及一膜厚監(jiān)控裝置所組成，所述遮板置于基板與鍍膜源之間，膜厚監(jiān)控裝置置于適當(dāng)位置；利用膜厚監(jiān)控裝置即時監(jiān)控所鍍薄膜的厚度，并依膜厚監(jiān)控裝置取得的膜厚監(jiān)控值逐漸移動遮板，使遮板遮蔽基板上膜厚到達設(shè)計目標厚度的區(qū)域。
其中膜厚監(jiān)控裝置包括一石英晶片，石英晶片結(jié)合于遮板端部下方。
其中基板與鍍膜源之間設(shè)有另一遮板，另一遮板與遮板之間有一間隔，另一遮板與遮板相對端部下方結(jié)合另一石英晶片。
其中膜厚監(jiān)控裝置包括一光源及一偵測器或光纖；光源置于鍍膜真空系統(tǒng)的視窗外側(cè)，并使光源的光線由視窗外射入真空系統(tǒng)內(nèi)的透明基板上；偵測器或光纖結(jié)合于遮板端部下方，偵測器或光纖前端結(jié)合一個小管子，并利用偵測器測量穿透基板及薄膜光線的透射率；或利用光纖導(dǎo)引光線作為偵測之用。其中膜厚監(jiān)控裝置包括另一偵測器或光纖，偵測器或光纖置于視窗外側(cè)，并利用另一偵測器偵測基板反射光線的反射率或利用另一光纖導(dǎo)引光線作為偵測之用。
其中膜厚監(jiān)控裝置包括一光源及一偵測器或光纖；光源及偵測器或光纖置于鍍膜真空系統(tǒng)的視窗外側(cè)，并使光源的光線由視窗外射入真空系統(tǒng)內(nèi)的透明基板上，且利用偵測器量測基板反射光線的反射率或利用光纖導(dǎo)引光線作為偵測之用。
其中膜厚監(jiān)控裝置包括另一偵測器或光纖，偵測器或光纖置于視窗外側(cè)，并利用另一偵測器量測穿透基板及薄膜光線的透射率，或利用另一光纖導(dǎo)引光線作為偵測之用。
其中膜厚監(jiān)控裝置包括二光纖，遮板下端結(jié)合一光纖；于基板的另一側(cè)的相對位置設(shè)另一光纖，兩光纖的端部成相對配置；并使監(jiān)控用的光線由其中一光纖進入另一光纖，即可監(jiān)控薄膜的厚度。
其中二光纖可將光纖端部分別套接于細管子內(nèi)。
其中遮板的結(jié)構(gòu)、形狀如照相機的光圈可以由外往內(nèi)遮住基板。
其中鍍膜源為中空環(huán)形或非中空坩堝或濺鍍靶。
其中中空環(huán)形或非中空坩堝或濺鍍靶與另一中空環(huán)形或非中空坩堝或濺鍍靶置于一基座上，并經(jīng)由控制基座的旋轉(zhuǎn)，可以選擇不同的鍍膜材料。
其中基板為園柱形或接近園柱形可對著其中間軸旋轉(zhuǎn)，遮板、鍍膜源置于基板內(nèi)側(cè)；鍍膜源置于一基座上；膜厚監(jiān)控裝置包括一光源及一偵測器或光纖；光源置于基座另一側(cè)，偵測器或光纖置于基板外側(cè)與光源相對的位置。
其中基板為園柱形或接近園柱形可對著其中間軸旋轉(zhuǎn)，遮板、鍍膜源置于基板外側(cè)；鍍膜源置于一基座上；膜厚監(jiān)控裝置包括一光源及一偵測器或光纖；光源結(jié)合于基座另一側(cè)，偵測器或光纖置于基板內(nèi)側(cè)與光源相對的位置。
其中基座結(jié)合于一滑軌上；基座上方結(jié)合至少一鍍膜源。
其中遮板是由至少二長條形的板片緊靠或部分相疊在一起所組成。
其中板片的一端設(shè)有卷孔以套接一卷軸。
其中板片于相鄰處呈平順的相連。
本發(fā)明提供一種動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控方法，系在基板與鍍膜源之間安排一個或一個以上的遮板；以膜厚監(jiān)控裝置即時監(jiān)控所鍍薄膜的厚度；依膜厚監(jiān)控裝置取得的膜厚監(jiān)控值逐漸移動遮板，使遮板遮蔽基板上膜厚到達設(shè)計目標厚度的區(qū)域。
其中一個以上的遮板大約成平行排列，且緊靠或部分相疊在一起，遮板之間無縫隙。
所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控方法，系利用機械手臂或夾持機構(gòu)來控制遮板的移動。
其中膜厚監(jiān)控裝置包括石英晶片。
其中膜厚監(jiān)控裝置包括光源及偵測器。
其中膜厚監(jiān)控裝置包括光源及光纖。本發(fā)明提供一種具動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控的鍍膜方法，系在基板與鍍膜源之間安排一個或一個以上的遮板；使鍍膜源散發(fā)鍍膜材料對基板進行鍍膜；以膜厚監(jiān)控裝置即時監(jiān)控所鍍薄膜的厚度；依膜厚監(jiān)控裝置取得的膜厚監(jiān)控值逐漸移動遮板，使遮板遮蔽基板上膜厚到達設(shè)計目標厚度的區(qū)域，即完成此層薄膜的鍍膜。
其中在進行鍍膜中可使基板是旋轉(zhuǎn)的、移動的或靜止的。
其中鍍膜源是一個或多個或多個不同種類的組合。
其中在進行鍍膜中可使鍍膜源是靜止的或移動的或轉(zhuǎn)動的。
本發(fā)明突破已知薄膜厚度監(jiān)控的系統(tǒng)及方法，且具功效增進。
圖2為已知鍍膜系統(tǒng)的基板置具旋轉(zhuǎn)示意圖。
圖3為已知鍍膜系統(tǒng)的基板置具行星形旋轉(zhuǎn)示意圖。
圖4為本發(fā)明第一實施例示意圖。
圖5為本發(fā)明第二實施例示意圖。
圖6為本發(fā)明第三實施例示意圖。
圖7為本發(fā)明第四實施例示意圖。
圖8為本發(fā)明第五實施例示意圖。
圖9為本發(fā)明第六實施例示意圖。
圖10為本發(fā)明第七實施例示意圖。
圖11為本發(fā)明第八實施例示意圖。
圖12為本發(fā)明第九實施例剖面示意圖。
圖13為本發(fā)明第九實施例另一方向剖面示意圖。
圖14為本發(fā)明第十實施例示意圖。
圖15為本發(fā)明遮板實施例示意圖。
圖16為本發(fā)明遮板組合的實施例示意圖。
圖17為本發(fā)明遮板的調(diào)整實施例示意圖。
本發(fā)明動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)的第一實拖例，如圖4所示，系于基板20下方設(shè)一遮板22，遮板22端部下面結(jié)合一石英晶片23。圖中為了表示清楚，將鍍于基板20上的薄膜21厚度夸張表示；其中箭號24表示平均鍍膜速率，箭號24的長短表示鍍膜速率的快慢，蒸發(fā)源沒有畫在圖中。
本實施例系將石英晶片23放置于遮板22下方適當(dāng)?shù)奈蛔??？梢栽阱兡で?，以電腦模擬計算或?qū)嶋H量度得到?jīng)]有放置遮板22時，基板20上各處所鍍薄膜21的相對厚度。然後于實際鍍膜時，使遮板22往鍍膜速率較慢的一方(如圖4的左邊)移動，并由石英晶片23監(jiān)控所鍍薄膜21的厚度，例如當(dāng)A點的厚度到達要求的厚度時，遮板22即向左移將A點遮住，使其不再接觸蒸發(fā)的鍍膜材料。因為已預(yù)知A、B、C各點之間在遮板22遮閉前所鍍薄膜21的相對厚度差，所以可預(yù)先知道在A點到達要求的厚度之後，B點還要鍍多厚才能到達要求的厚度。當(dāng)石英晶片23在遮住A點位置繼續(xù)偵測，當(dāng)獲得再增加的鍍膜厚度值相當(dāng)于B點所要再鍍的厚度值時，即往左邊移動遮板22將B點遮住，若獲得再增加的鍍膜厚度值仍太小時，以可往稍右邊移動遮板22以增加鍍膜速率。如此當(dāng)基板20所鍍薄膜21達到所要求的厚度時遮板22即遮住基板20，即可完成基板20的鍍膜作業(yè)。在本實施例中，基板依著不同的真空鍍膜系統(tǒng)設(shè)計可以是移動的或靜止的；鍍膜源可以是一個或多個或多個不同種類的組合，另外鍍膜源也是依著不同的真空鍍膜系統(tǒng)設(shè)計，可以是靜止的或作三度空間的移動或轉(zhuǎn)動，以得到最佳的所鍍薄膜品質(zhì)。
另外有些鍍膜源例如具有磁場旋轉(zhuǎn)離子方向以除去大粒子的陰極電弧離子鍍膜，或由大量電漿所產(chǎn)生的陽極鍍膜等，雖然有很多優(yōu)點，但其膜厚分布的穩(wěn)定度不容易控制。本發(fā)明第二實施例用以解決上述問題，如圖5所示，系于圖4遮板22的另一邊多加一遮板25及一石英晶片26。如此經(jīng)由石英晶片23及石英晶片26可知在此二位置的鍍膜速率，然後，經(jīng)由移動遮板22及遮板25來控制此二位置的間隔d，以控制基板20上所鍍薄膜21的厚度。如果此監(jiān)控系統(tǒng)是用于連續(xù)鍍膜系統(tǒng)，因為石英晶片當(dāng)鍍膜太厚時會失去準確度，所以可在石英晶片加上可活動的蓋板、蓋子或網(wǎng)子以延長石英晶片的可使用壽命。在本實施例中，基板依著不同的真空鍍膜系統(tǒng)設(shè)計可以是移動的或靜止的；鍍膜源也是依著不同的真空鍍膜系統(tǒng)設(shè)計，可以是靜止的或作三度空間的移動或轉(zhuǎn)動，以得到最佳的所鍍薄膜品質(zhì)。
如果要鍍的是精密度較高的光學(xué)薄膜，本發(fā)明提供第三實施例的監(jiān)控系統(tǒng)，如圖6所示，系于基板30下方設(shè)有遮板32偵測器33用以量測穿透基板30及薄膜31的光線，偵測器34用以量測基板30反射的光線；箭號37的長短表示鍍膜速率的快慢，蒸發(fā)源沒有畫在圖中。本實施例監(jiān)控系統(tǒng)的光源36在以視窗38為隔離的真空系統(tǒng)之外。使光源36的光線由視窗38外射入真空系統(tǒng)內(nèi)的透明基板30以進行光學(xué)監(jiān)控，不需另設(shè)光學(xué)試片。偵測器34亦在真空系統(tǒng)之外，而偵測器33則在真空系統(tǒng)內(nèi)結(jié)合于遮板32的下方；為了保護偵測器33不被鍍到，在偵測器33前端結(jié)合一個小管子35，如果小管子35夠細夠長，則由管口進入管內(nèi)的鍍膜材料，大多數(shù)會附著在小管子35的內(nèi)壁，而不附著在偵測器33的表面而影響偵測效果。將偵測器33放在真空系統(tǒng)里固然比較方便，但有其光線對焦的缺點，如果實際情況許可，也可以將偵測器33放在如圖1所示的真空系統(tǒng)外面，則透視光線可以經(jīng)由視窗，射到偵測器上。前述偵測器可用光纖取代導(dǎo)引光線作為偵測之用。在本實施例中，基板依著不同的真空鍍膜系統(tǒng)設(shè)計可以是移動的或靜止的；鍍膜源可以是一個或多個或多個不同種類的組合，另外鍍膜源也是依著不同的真空鍍膜系統(tǒng)設(shè)計，可以是靜止的或作三度空間的移動或轉(zhuǎn)動，以得到最佳的所鍍薄膜品質(zhì)。
請參閱圖7所示，本發(fā)明第四實施例適用于連續(xù)鍍膜系統(tǒng)，系將光學(xué)監(jiān)控裝置放在與鍍膜源隔離的位置，其中光源41射出的光線經(jīng)視窗42、基板43、薄膜44、視窗46到達偵測器47，而另一部分光線被反射到達偵測器40；遮板45介于鍍膜源與基板43之間，并以連桿48控制遮板43的前進後退，以隔離板49做為隔離鍍膜材料以避免污染光學(xué)監(jiān)控裝置之用。本實施例的基板43是不停的移動的，因為基板43是不停的往右移動的，當(dāng)光學(xué)監(jiān)控裝置偵測到薄膜太厚時可以經(jīng)由連桿48將遮板45往左移，反之則往右移，如此即可使基板得到正確的薄膜44厚度。在本實施例中，基板是移動的；鍍膜源可以是一個或多個或多個不同種類的組合，另外鍍膜源是依著不同的真空鍍膜系統(tǒng)設(shè)計，可以是靜止的或作三度空間的移動或轉(zhuǎn)動，以得到最佳的所鍍薄膜品質(zhì)。
但上述本發(fā)明第四實施例揭示的監(jiān)控系統(tǒng)有個缺點，如圖7所示，當(dāng)薄膜44在位置D鍍膜完畢，但要移動到位置E處才能偵測其厚度，中間有個時間差距，如果將監(jiān)控位置移到遮板45的前方，如圖8所示，本發(fā)明第五實施例揭示了，光源41，視窗42、視窗46、偵測器47位于遮板45的前方，就沒有這個缺點，但如此的安排比較困難。在本實施例中，基板是移動的；鍍膜源可以是一個或多個或多個不同種類的組合，另外鍍膜源是依著不同的真空鍍膜系統(tǒng)設(shè)計，可以是靜止的或作三度空間的移動或轉(zhuǎn)動，以得到最佳的所鍍薄膜品質(zhì)。
如果一個鍍膜系統(tǒng)需要很多個光學(xué)監(jiān)控裝置時，則每一個光學(xué)監(jiān)控裝置均需要一個視窗，尤其當(dāng)基板不是簡單形狀時，安排這么多的視窗是件麻煩的事。此時可以用光纖來取代視窗當(dāng)光線輸出、輸入的工具。如圖9所示，本發(fā)明第六實施例，系于遮板55下端結(jié)合一光纖57，于基板53另一側(cè)的相對位置設(shè)另一光纖51，兩光纖的端部成相對配置；監(jiān)控用的光線由其中一光纖進入另一光纖，即可監(jiān)控薄膜54的厚度?？蓪⒐饫w51、光纖57分別套接于細管子52及細管子56內(nèi)，以保護光纖不被鍍到；另圖中箭號58表示鍍膜分子的平均方向及大小。在本實施例中，基板依著不同的真空鍍膜系統(tǒng)設(shè)計可以是移動的或靜止的；鍍膜源可以是一個或多個或多個不同種類的組合，另外鍍膜源也是依著不同的真空鍍膜系統(tǒng)設(shè)計，可以是靜止的或作三度空間的移動或轉(zhuǎn)動，以得到最佳的所鍍薄膜品質(zhì)。
對于精密度要求非常高的鍍膜設(shè)計必須直接監(jiān)控基板，所以可使基板以自轉(zhuǎn)方式進行鍍膜。如果安排基板與鍍膜源的關(guān)系使自轉(zhuǎn)的基板外緣薄膜較厚，則可以安排一遮板其形狀如照相機的光圈，如此可使用此遮板，當(dāng)膜厚到達要求的厚度時此光圈狀的遮板即縮小開口將此部分的基板遮住，并移動光學(xué)監(jiān)控至未遮敝的部分，如此直到基板全部被遮住，則此層即鍍膜完成。
請參閱圖10所示，本發(fā)明第七實施例，系包括光源70、反射光線的偵測器71、視窗72，要鍍的薄膜73及結(jié)構(gòu)、形狀如照相機光圈可以由外往內(nèi)遮住基板73的光圈型的遮板74。為了讓任何時間的薄膜厚度都非常均勻，本發(fā)明建議使用環(huán)狀的鍍膜源。此種環(huán)狀鍍膜源可以是中空的，也可以是非中空的。如圖10所示，用的坩堝為中空的電子槍，電子槍的電子發(fā)射器80射出來的電子打到一個中空環(huán)形坩堝77?？梢杂么艌隹刂剖闺娮釉诖酥锌窄h(huán)形坩堝上掃描，而且以非?？斓乃俣葤呙枰缘玫捷^佳的薄膜厚度分布。因為多層光學(xué)薄膜必須至少使用兩種材料，圖中另外一個中空環(huán)形坩堝75與中空環(huán)形坩堝77均置于基座76上，經(jīng)由控制基座76的旋轉(zhuǎn)，可以選擇不同的鍍膜材料。因為圖10所示的鍍膜源為坩堝中空的電子槍，由光源70射出的監(jiān)控光線，可以通過中空環(huán)形坩堝77，經(jīng)過視窗78而到達偵測器79。而此光線亦可以由基板73反射而到達偵測器71。當(dāng)由光學(xué)監(jiān)控偵測到膜厚到達要求的厚度時即將光圈型的遮板74縮小遮住哪個區(qū)域的基板73，移動光學(xué)監(jiān)控器的組件光源70，偵測器71及偵測器79，以監(jiān)控另外一個尚未到達要求厚度的區(qū)域，直到此光圈型的遮板74遮住整個基板為止。
另外在圖10所示本發(fā)明的第七實施例中，基板73在沒有任何遮板的情況下，有可能是基板73中間較薄，旁邊較厚，也可能中間較厚旁邊較??；如果是中間較薄旁邊較厚而且厚度變化不是太大或是太小，則可以用前述的方法，或則可以用固定型遮板使厚度變化可以接受。另外如果是中間較厚，旁邊較薄，則可以用固定遮板來改變厚度分布使中間較薄旁邊較厚，而且厚度變化是可以漸近的，然後再用前述的方法來進行鍍膜。另外也可以設(shè)計一活動遮板是由中間往外遮住基板，如此則基板置具中間部分需要安裝活動遮板。
請參閱圖11所示，本發(fā)明第八實施例使用的另外三種鍍膜源，其中(a)為中空濺射靶81、82；(b)為非中空濺射靶83、84(c)為非中空電子槍坩堝85、86。中空鍍膜源的優(yōu)點為可以同時量到穿透及反射的監(jiān)控光線，但取得不易。
如果基板為園柱形或接近園柱形或是其一部分，則可使用本發(fā)明第九實施例的設(shè)計，如圖12、圖13所示者，使基板90對著其中間軸旋轉(zhuǎn)，而不同的鍍膜源92、93、94置于基座95上。此基座95可在滑軌96上滑行(如圖13所示)。一不銹鋼軟管97延伸至真空系統(tǒng)外部，其另一端連接監(jiān)控光源98及基座95，以由管內(nèi)供給鍍膜系統(tǒng)所需的水、電。遮板91介于基板90及鍍膜源92、93、94之間。而監(jiān)控光源98置于基座95下方處。此監(jiān)控光線穿過旋轉(zhuǎn)的基板90到達偵測器(或光纖)99，當(dāng)偵測器99量到薄膜厚度到達設(shè)計目標厚度時，整個基座95連同遮板91，鍍膜源92，93，94及監(jiān)控光源98一起向左移動，此時偵測器99亦要跟著向左移動。直到整個基座移動圖13的最左邊，即將此層薄膜鍍膜完畢。
請參閱圖14所示，本發(fā)明第十實施例的設(shè)計，系對前述第九實施例所提的園柱形或接近園柱形基板90的外表面進行膜厚監(jiān)控，其中基板90對著其中間軸旋轉(zhuǎn)，遮板91、鍍膜源92，93、94置于基板90外側(cè)；鍍膜源92、93、94置于一基座95上；膜厚監(jiān)控裝置包括一光源98及一偵測器或光纖99；光源98置于基座95另一側(cè)，偵測器或光纖99置于基板90內(nèi)側(cè)與光源98相對的位置。
本發(fā)明建議一個最通用的，將前面所述的各種膜厚監(jiān)控方式實際用于鍍膜系統(tǒng)的方法如下在基板與鍍膜源之間安排一組或一組以上的長條形遮板，這些遮板大約成平行排列，這些平行的長條形遮板必須緊密的靠住或有部分重疊以防鍍膜材料穿過遮板與遮板之間夾縫，而鍍至基板；利用機械手臂或夾持機構(gòu)來控制這些長條形遮板的移動，移動的遮板與基板要盡量保持等距離；再利用前述的一種膜厚監(jiān)控方式或一種以上的膜厚監(jiān)控方式的組合，逐漸移動此長條形遮板，遮住膜厚到達設(shè)計目標厚度的區(qū)域，此時基板可以是移動的或是靜止的；當(dāng)需要鍍膜的基板部分全被遮住時，即完成此層薄膜的鍍膜。
參閱圖15所示，當(dāng)基板61為曲面時，可使用與曲面形狀相配合的遮板62；遮板62是由多數(shù)長條形的板片621一片片緊靠在一起所組成。多數(shù)板片621的一端設(shè)有卷孔622以套接一卷軸63，遮板62的形狀可以由此套接于卷軸63的板片621的數(shù)量而定，且可翻轉(zhuǎn)板片到另一邊以調(diào)整遮板62的形狀。而鍍膜源64可以做三度空間的移動或轉(zhuǎn)動。
圖16所示者為本發(fā)明利用兩組遮板65、66組合的實施例。本發(fā)明建議當(dāng)基板67的形狀較復(fù)雜或鍍膜源68在各方向的放射的分子數(shù)量較不規(guī)則時，可以用兩個遮板結(jié)合兩組膜厚監(jiān)控方式，其中一組膜厚監(jiān)控為石英晶片監(jiān)控，另一組膜厚監(jiān)控為光學(xué)監(jiān)控或石英晶片監(jiān)控。鍍膜源68亦可做三度空間的移動或轉(zhuǎn)動。
另外前述遮板的平行排列的板片皆為長方形，如圖15，圖16所示者，如此可能在相鄰遮板的邊線處，產(chǎn)生厚度誤差。因為基本上薄膜厚度分布是漸進的，所以將遮板的形狀由圖17(a)改為圖17(b)，使各板片的相鄰處呈平順的相連，如此可以降低在相鄰板片連接處的薄膜誤差。同樣的因為薄膜厚度分布是漸進的，所以長條形遮板的前進後退也是漸進的，所以可以安排將一彈性線穿過這些長條形遮板，而只在關(guān)鍵的位置設(shè)置膜厚監(jiān)控及機械手臂，如圖17(b)所示，只要在A、B、C、D點設(shè)置機械手臂即可。而不必每一個遮板皆對應(yīng)有一個監(jiān)控裝置及機械手臂。
前面所謂的大型基板如平面基板或園柱面基板也可以改為大型的基板置具，而在此大型基板置具上安排很多小基板，同時配合此大型基板置具安排一些適當(dāng)?shù)哪ず癖O(jiān)控試片。如果基板需加溫時，則只能用光學(xué)監(jiān)控，如果基板不需加溫時，則可以在基板置具適當(dāng)?shù)奈恢冒才乓恍┦⒕O(jiān)控，而此石英晶片監(jiān)控的高周波可以經(jīng)過無線電傳輸，傳到石英晶片監(jiān)控的監(jiān)控電路。而石英晶片的電源可以鎖在一個真空密閉的盒子中，因為如此很難加水冷卻，所以需要在沒有加溫的基板才能使用。用這種方法甚至于大量的小鏡片鍍膜也可以用連續(xù)式鍍膜，這對大量生產(chǎn)很有幫助。
以上所記載，僅為利用本發(fā)明技術(shù)內(nèi)客的實施例，任何熟悉本項技藝者運用本發(fā)明所做的修飾、變化，皆屬本發(fā)明主張的專利范圍，而不限于實施例所揭示者。
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，由一遮板、鍍膜源及一膜厚監(jiān)控裝置所組成，其特征在于，所述遮板置于基板與鍍膜源之間，膜厚監(jiān)控裝置置于適當(dāng)位置；利用膜厚監(jiān)控裝置即時監(jiān)控所鍍薄膜的厚度，并依膜厚監(jiān)控裝置取得的膜厚監(jiān)控值逐漸移動遮板，使遮板遮蔽基板上膜厚到達設(shè)計目標厚度的區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中膜厚監(jiān)控裝置包括一石英晶片，石英晶片結(jié)合于遮板端部下方。
3.如權(quán)利要求2所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中基板與鍍膜源之間設(shè)有另一遮板，另一遮板與遮板之間有一間隔，另一遮板與遮板相對端部下方結(jié)合另一石英晶片。
4.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中膜厚監(jiān)控裝置包括一光源及一偵測器或光纖；光源置于鍍膜真空系統(tǒng)的視窗外側(cè)，并使光源的光線由視窗外射入真空系統(tǒng)內(nèi)的透明基板上；偵測器或光纖結(jié)合于遮板端部下方，偵測器或光纖前端結(jié)合一個小管子，并利用偵測器測量穿透基板及薄膜光線的透射率；或利用光纖導(dǎo)引光線作為偵測之用。
5.如權(quán)利要求4所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中膜厚監(jiān)控裝置包括另一偵測器或光纖，偵測器或光纖置于視窗外側(cè)，并利用另一偵測器偵測基板反射光線的反射率或利用另一光纖導(dǎo)引光線作為偵測之用。
6.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中膜厚監(jiān)控裝置包括一光源及一偵測器或光纖；光源及偵測器或光纖置于鍍膜真空系統(tǒng)的視窗外側(cè)，并使光源的光線由視窗外射入真空系統(tǒng)內(nèi)的透明基板上，且利用偵測器量測基板反射光線的反射率或利用光纖導(dǎo)引光線作為偵測之用。
7.如權(quán)利要求6所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中膜厚監(jiān)控裝置包括另一偵測器或光纖，偵測器或光纖置于視窗外側(cè)，并利用另一偵測器量測穿透基板及薄膜光線的透射率，或利用另一光纖導(dǎo)引光線作為偵測之用。
8.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中膜厚監(jiān)控裝置包括二光纖，遮板下端結(jié)合一光纖；于基板的另一側(cè)的相對位置設(shè)另一光纖，兩光纖的端部成相對配置；并使監(jiān)控用的光線由其中一光纖進入另一光纖，即可監(jiān)控薄膜的厚度。
9.如權(quán)利要求8所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中二光纖可將光纖端部分別套接于細管子內(nèi)。
10.如權(quán)利要求6所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中遮板的結(jié)構(gòu)、形狀如照相機的光圈可以由外往內(nèi)遮住基板。
11.如權(quán)利要求7所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中遮板的結(jié)構(gòu)，形狀如照相機的光圈可以由外往內(nèi)遮住基板。
12.如權(quán)利要求10所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中鍍膜源為中空環(huán)形或非中空坩堝或濺鍍靶。
13.如權(quán)利要求12所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中中空環(huán)形或非中空坩堝或濺鍍靶與另一中空環(huán)形或非中空坩堝或濺鍍靶置于一基座上，并經(jīng)由控制基座的旋轉(zhuǎn)，可以選擇不同的鍍膜材料。
14.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中基板為園柱形或接近園柱形可對著其中間軸旋轉(zhuǎn)，遮板、鍍膜源置于基板內(nèi)側(cè)；鍍膜源置于一基座上；膜厚監(jiān)控裝置包括一光源及一偵測器或光纖；光源置于基座另一側(cè)，偵測器或光纖置于基板外側(cè)與光源相對的位置。
15.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中基板為園柱形或接近園柱形可對著其中間軸旋轉(zhuǎn)，遮板、鍍膜源置于基板外側(cè)；鍍膜源置于一基座上；膜厚監(jiān)控裝置包括一光源及一偵測器或光纖；光源結(jié)合于基座另一側(cè)，偵測器或光纖置于基板內(nèi)側(cè)與光源相對的位置。
16.如權(quán)利要求14所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中基座結(jié)合于一滑軌上；基座上方結(jié)合至少一鍍膜源。
17.如權(quán)利要求15所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中基座結(jié)合于一滑軌上；基座上方結(jié)合至少一鍍膜源。
18.如權(quán)利要求1所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中遮板是由至少二長條形的板片緊靠或部分相疊在一起所組成。
19.如權(quán)利要求18所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中板片的一端設(shè)有卷孔以套接一卷軸。
20，如權(quán)利要求18所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，其中板片于相鄰處呈平順的相連。
21.一種動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控方法，其特征在于，系在基板與鍍膜源之間安排一個或一個以上的遮板；以膜厚監(jiān)控裝置即時監(jiān)控所鍍薄膜的厚度；依膜厚監(jiān)控裝置取得的膜厚監(jiān)控值逐漸移動遮板，使遮板遮蔽基板上膜厚到達設(shè)計目標厚度的區(qū)域。
22.如權(quán)利要求21所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控方法，其特征在于，其中一個以上的遮板大約成平行排列，且緊靠或部分相疊在一起，遮板之間無縫隙。
23.如權(quán)利要求21所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控方法，其特征在于，系利用機械手臂或夾持機構(gòu)來控制遮板的移動。
24.如權(quán)利要求21所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控方法，其特征在于，其中膜厚監(jiān)控裝置包括石英晶片。
25.如權(quán)利要求21所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控方法，其特征在于，其中膜厚監(jiān)控裝置包括光源及偵測器。
26.如權(quán)利要求21所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控方法，其特征在于，其中膜厚監(jiān)控裝置包括光源及光纖。
27.一種具動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控的鍍膜方法，其特征在于，系在基板與鍍膜源之間安排一個或一個以上的遮板；使鍍膜源散發(fā)鍍膜材料對基板進行鍍膜；以膜厚監(jiān)控裝置即時監(jiān)控所鍍薄膜的厚度；依膜厚監(jiān)控裝置取得的膜厚監(jiān)控值逐漸移動遮板，使遮板遮蔽基板上膜厚到達設(shè)計目標厚度的區(qū)域，即完成此層薄膜的鍍膜。
28.如權(quán)利要求27所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控方法，其特征在于，其中在進行鍍膜中可使基板是旋轉(zhuǎn)的、移動的或靜止的。
29.如權(quán)利要求27所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控方法，其特征在于，其中鍍膜源是一個或多個或多個不同種類的組合。
30.如權(quán)利要求27所述的動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控方法，其特征在于，其中在進行鍍膜中可使鍍膜源是靜止的或移動的或轉(zhuǎn)動的。
全文摘要
一種動態(tài)薄膜厚度監(jiān)控系統(tǒng)及方法，系在基板與鍍膜源之間安排一個或一個以上的遮板，一個以上的遮板以適當(dāng)?shù)姆绞脚帕?，且遮板之間無縫隙；利用機械手臂來控制遮板的移動；再利用膜厚監(jiān)控裝置即時監(jiān)控所鍍薄膜的厚度；依膜厚監(jiān)控裝置取得的膜厚監(jiān)控值逐漸移動或調(diào)整遮板，使遮板遮蔽基板上膜厚到達設(shè)計目標厚度的區(qū)域；當(dāng)需要鍍膜的基板部分全被遮住時，即完成此層薄膜的鍍膜。
文檔編號C23C14/54GK1458297SQ02119349
公開日2003年11月26日 申請日期2002年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月13日
發(fā)明者凌國基, 莊竣旭 申請人:哨船頭薄膜科技有限公司